CN102897921B - 一种矿化垃圾参与的电芬顿处理有机废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种矿化垃圾参与的电芬顿处理有机废水的方法，步骤如下：在电解槽中加入有机废水，再加入填埋龄在8~15年的矿化垃圾，每升废水中加入0.1~0.2mL H2O2溶液，电解槽阳极电极为铁片电极，阴极电极为石墨电极，接通电解槽电流5~40mA，每接通15~20min后，断开30~40min，循环操作，整个过程中持续搅拌，搅拌转速为50~150r/min，经过总时间3~6h，废水中有机物被氧化降解，沉淀分离，废水可以达标排放，重新加入废水，通过同样方法处理，可以继续降解废水。电解中铁电极被逐步氧化进入溶液，和加入的H2O2反应产生强氧化剂·OH，促进污染物分解。

Description

一种矿化垃圾参与的电芬顿处理有机废水的方法
技术领域
本发明涉及环境污染控制技术领域，尤其涉及一种矿化垃圾参与的电芬顿处理有机废水的方法。
背景技术
1894年由Fenton所发现，亚铁离子（Fe2+）为过氧化氢（H2O2）的催化剂，产生一种高氧化能力的自由基，（氢氧自由基，·OH），将废水中的有机物最终氧化成二氧化碳和水以消除污染。利用电化学法产生的Fe2+和H2O2作为持续来源我们称之为电解芬顿法。电解槽通电时，铁阳极失去两个电子被氧化成Fe2+,Fe2+与加入的H2O2发生芬顿反应生成·OH。
在该体系中导致有机物降解的因素除·OH外，还有Fe2+、Fe3+，虽然部分Fe2+、Fe3+可水解成Fe(OH)2、Fe(OH)3可以沉淀下来，但仍然有大量的Fe2+、Fe3+仍然存在于废水中，这一方面带来水的铁离子污染，另一方面由于黄色铁的存在，会影响水的感官。
城市生活垃圾经过8年以上的填埋，在物理、化学和生物的作用下发生了改变，由散发出恶臭气体的原生垃圾慢慢地转变为具有泥土气味的陈腐垃圾，称之为“矿化垃圾”。
我国现有几十座卫生和准卫生城市生活垃圾填埋场和一般堆场，已填入或堆放垃圾几千万吨。当中的一些垃圾经8-10年的降解后，基本上达到了稳定化状态。在上海市，这种矿化垃圾至少有4000万吨（老港垃圾填埋场2000万吨，市区和郊区历年来的堆场、江镇堆场等近2000万吨）。北京、天津、广州等城市所堆存的矿化垃圾估计也有几千万吨。因此这些矿化垃圾的资源非常充足，而且分布广，基本每个大城市都有垃圾填埋场，经过长时间降解，有些已经可以开采，可以认为是取之不绝用之不尽的新材料。
在矿化垃圾里大部分可降解有机物已被去除，形成一些具有吸附和络合能力的腐殖质类物质，并留下了很多微小的孔道，这些微孔适合微生物的附着生长。与此同时，在厌氧、缺氧或微氧的条件下，经过含有重金属、高浓度盐类、高浓度氨氮和其他有毒有害物质的渗滤液冲刷或浸泡，生长于垃圾中的微生物经过驯化、选择和变异等作用，逐渐形成一个适应于这种环境的微生物群体。因此，相对于传统生物处理法中的微生物种群，矿化垃圾中的微生物种群对难降解有机物（如垃圾渗滤液）具有更强的适应性和处理能力。
与一般土壤相比，矿化垃圾具有容重较小、孔隙率高、有机质含量高、阳离子交换容量（CEC）大、吸附和交换能力强的特点。特别是阳离子交换容量，矿化垃圾的阳离子交换容量更是高达0.068mol/100g以上，比普通的砂土高出数十倍（同济大学学报：自然科学版，第34卷第10期，1360页)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中铁离子难去除和污染物去除效率低的不足，提供一种矿化垃圾参与的电芬顿处理有机废水的方法。
为解决上述技术问题本发明采用的技术方案是：一种矿化垃圾参与的电芬顿处理有机废水的方法，步骤如下：
在电解槽中加入有机废水，再加入矿化垃圾和H2O2溶液，电解槽阳极电极为铁电极，阴极电极为石墨电极，接通电解槽电流，整个过程中持续搅拌，反应结束后，沉淀分离，废水即可达标排放；所述的电流为5～40mA。
所述的矿化垃圾为粉碎过50～100目筛的填埋龄在8～15年的矿化垃圾。
所述的矿化垃圾和废水的固液比为1：500～1000。
所述的H2O2溶液用量为每升废水中加入量为0.1～0.2mL，本发明所用的H2O2溶液为普通市售质量分数为30%的H2O2溶液。
所述的电解槽电流为5～40mA，每接通15～20min后，断开30～40min，循环操作经过总时间3～6h。
所述的搅拌转速为50～150r/min。
上述方法为间歇式处理，电解槽如果设有进水口和排水口，在尽量减少矿化垃圾被水带出的情况下所述的处理废水方法可以流化连续处理废水，如果矿化垃圾被带出较多，则需适当补充。
本发明的有益效果是：
（1）电解中铁电极被逐步氧化进入溶液，和加入的H2O2反应产生强氧化剂·OH，促进污染物分解。间歇通电可以节省不少电能。
（2）利用矿化垃圾本身的吸附能力，将废水中的污染物吸附到固体表面，有利于电解和微生物降解。
（3）利用矿化垃圾本身所带有的多种菌群对有机污染废水的适应性和强处理能力，增强处理效果。
（4）利用电流刺激微生物降解，形成电刺激微生物电解槽。由于微生物附着于矿化垃圾孔洞内，受活性氧化基团的影响较小，不会因为废水中的强氧化剂而受到影响，并且污染物都被吸附到孔洞附近，利于降解。
具体实施方式
以下进一步提供本发明的3个实施例：
实施例1
在电解槽中加入浓度为25mg/L的染料橙II废水，再加入粉碎过100目筛的填埋龄在8年的矿化垃圾，矿化垃圾和废水的固液比为1：1000，每升废水中加入0.1mL H2O2（30%，质量分数），电解槽阳极电极为铁片电极，阴极电极为石墨电极，接通电解槽电流5mA，每接通20min后，断开40min，循环操作，整个过程中持续搅拌，搅拌转速为150r/min，经过总时间6h，废水中有机物被氧化降解，沉淀分离，分析废水中污染物浓度，去除率达到98.2%，铁离子浓度为1.8mg/L。
对于同样的废水，在同样条件下，但未加入矿化垃圾，在相同的处理时间里，污染物去除率为75.3%，铁离子浓度为3.3g/L；（断开电流，在处理后的废水中继续加入矿化垃圾，矿化垃圾和废水的固液比为1：1000，整个过程中持续搅拌，搅拌转速为150r/min，经过6h，沉淀分离，最终得污染物总去除率为78.8%），铁离子浓度为15.2mg/L。
在于同样的废水，在相同条件下，仅加入同样量的矿化垃圾，但不接通电流，在相同的处理时间里，污染物去除率为2.3%；沉淀分离，去除上述废水中矿化垃圾，把废水放入电解槽中每升废水中加入0.1mL H2O2（30%，质量分数），电解槽阳极电极为铁片电极，阴极电极为石墨电极，接通电解槽电流5mA，每接通20min后，断开40min，循环操作，整个过程中持续搅拌，搅拌转速为150r/min，经过总时间6h，最终得污染物总去除率为80.5%，铁离子浓度为2.8g/L。
实施例2
在电解槽中加入浓度为30mg/L的染料酸性红废水，再加入粉碎过50目筛的填埋龄在15年的矿化垃圾，矿化垃圾和废水的固液比为1：500，每升废水中加入0.2mL H2O2（30%，质量分数），电解槽阳极电极为铁片电极，阴极电极为石墨电极，接通电解槽电流40mA，每接通15min后，断开30min，循环操作，整个过程中持续搅拌，搅拌转速为50r/min，经过总时间3h，废水中有机物被氧化降解，沉淀分离，分析废水中污染物浓度，去除率达到98.8%。沉淀分离后将固体留下，再加入同样的废水，在同样的条件下继续反应，经过3h后，去除率为97.5%，铁离子浓度为1.6mg/L。
对于同样的废水，在同样条件下，但未加入矿化垃圾，在相同的处理时间里，污染物去除率为65.1%，铁离子浓度为3.7g/L；（断开电流，在处理后的废水中继续加入矿化垃圾，矿化垃圾和废水的固液比为1：1000，整个过程中持续搅拌，搅拌转速为150r/min，经过6h，沉淀分离，最终得污染物总去除率为76.2%），铁离子浓度为23.5mg/L。
在于同样的废水，在相同条件下，仅加入同样量的矿化垃圾，但不接通电流，在相同的处理时间里，污染物去除率为3.1%；沉淀分离，去除上述废水中矿化垃圾，把废水放入电解槽中每升废水中加入0.2mL H2O2（30%，质量分数），电解槽阳极电极为铁片电极，阴极电极为石墨电极，接通电解槽电流40mA，每接通15min后，断开30min，循环操作，整个过程中持续搅拌，搅拌转速为50r/min，经过总时间3h，最终得污染物总去除率为78.6%，铁离子浓度为3.7g/L。
实施例3
在设有进口和出口的电解槽中连续通入浓度为10mg/L的苯酚废水，再加入粉碎过50目筛的填埋8年的矿化垃圾，矿化垃圾和电解槽内废水的固液比为1：1000，在进口处混合H2O2（30%，质量分数），用量为每升废水中混合入0.1mL，电解槽阳极电极为铁片电极，阴极电极为石墨电极，接通电解槽电流40mA，每接通20min后，断开40min，整个过程中持续搅拌，搅拌转速为100r/min，废水在电解槽中的停留时间为5h，废水中有机物被氧化降解，经过溢流分离，分析出水污染物浓度，经过长时间运行，去除率在92.7%～99.5%之间，铁离子浓度在1.2～1.8mg/L之间。
对于同样的废水，在同样条件下，但未加入矿化垃圾，在相同的处理时间里，污染物去除率为62.4%，铁离子浓度在3.3～4.6g/L之间。

Claims (7)

1.一种矿化垃圾参与的电芬顿处理有机废水的方法，其特征在于：步骤如下：
在电解槽中加入有机废水，再加入矿化垃圾和H2O2溶液，电解槽阳极电极为铁电极，阴极电极为石墨电极，接通电解槽电流，整个过程中持续搅拌，反应结束后，沉淀分离，废水即可达标排放；所述的电流为5～40mA。
2.根据权利要求1所述的矿化垃圾参与的电芬顿处理有机废水的方法，其特征在于：所述的矿化垃圾为粉碎过50～100目筛的填埋龄在8～15年的矿化垃圾。
3.根据权利要求1所述的矿化垃圾参与的电芬顿处理有机废水的方法，其特征在于：所述的矿化垃圾和废水的固液比为1：500～1000。
4.根据权利要求1或4所述的矿化垃圾参与的电芬顿处理有机废水的方法，其特征在于：所述的H2O2溶液用量为每升废水中加入量为0.1～0.2mL。
5.根据权利要求1所述的矿化垃圾参与的电芬顿处理有机废水的方法，其特征在于：所述的电解槽电流为5～40mA，每接通15～20min后，断开30～40min，循环操作经过总时间3～6h。
6.根据权利要求1所述的矿化垃圾参与的电芬顿处理有机废水的方法，其特征在于：所述的搅拌转速为50～150r/min。
7.根据权利要求1所述的矿化垃圾参与的电芬顿处理有机废水的方法，其特征在于：所述的处理废水的方法为间歇式处理或连续式处理。
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